JP7235156B2 - 中空構造体および共鳴音低減体 - Google Patents

Description

本発明は、中空構造体および共鳴音低減体に関する。

環状の空間が形成される中空体は、例えば、タイヤとリムとを組み立てて構成される。タイヤの空気室内で生じる気柱共鳴は、自動車のロードノイズ等の騒音の要因となる。そこで、当該騒音を低減するため、例えば、特許文献１では、ヘルムホルツレゾネーターを構成する副気室部材がタイヤ空気室内に設置される。

特開２００８－０３０５０５号公報

しかし、特許文献１に記載の技術は、ヘルムホルツレゾネーターを用いるため、次の課題ａおよびｂがある。課題ａ．ヘルムホルツレゾネーターの共鳴周波数が単一であるため、気柱共鳴を低減可能な周波数が基本周波数および高次周波数のうちの１の周波数に限られ、気柱共鳴を低減する効果が十分でない。課題ｂ．タイヤの回転による遠心力等により副気室部材の変形に伴ってヘルムホルツレゾネーターの共鳴周波数が変化し、この結果、気柱共鳴を低減する効果が得られなくなることがある。

以上の事情を考慮して、本発明は、環状の空間が形成される中空体の気柱共鳴を十分に低減することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る中空構造体は、環状の第１空間が形成される中空体と、前記第１空間内に向けて開口する１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される開管型の１以上の共鳴器と、を有し、前記第１空間における中心線の長さに対する前記第２空間における中心線の長さの比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、前記第２空間は、前記第１空間の周方向に沿って湾曲する状態で配置されるとともに、前記１対の開口部が前記第１空間の周方向で互いにずれた位置になるように折り返し形状とした。

本発明の好適な他の態様に係る中空構造体は、環状の第１空間が形成される中空体と、前記第１空間内に向けて開口する１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される開管型の１以上の共鳴器と、を有し、前記第１空間における中心線の長さに対する前記第２空間における中心線の長さの比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、前記第２空間は、互いに平行に延びる第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の一端同士を接続する第３部分と、を有し、前記第２空間は、前記第１空間の周方向に沿って湾曲する状態で配置されるとともに、前記１対の開口部が前記第１空間の周方向で互いにずれた位置にある。

本発明の好適な態様に係る共鳴音低減体は、環状の第１空間が形成される中空体に設置して用いられ、１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される開管型の共鳴器を構成する共鳴音低減体であって、前記第２空間における中心線の長さに対する前記１対の開口部の間の距離の比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、前記第２空間は、前記第１空間の周方向に沿って湾曲する状態で配置されるとともに、前記１対の開口部が前記第１空間の周方向で互いにずれた位置になるように折り返し形状とした。

第１実施形態に係る中空構造体の側面図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 第１実施形態に係る共鳴音低減体の配置を平面上に展開して示す図である。 第１実施形態に係る共鳴音低減体の斜視図である。 動吸振器の制振原理を説明するための図である。 第１空間おける共鳴音の周波数と周波数応答との関係を共鳴器の位置ごとに示すグラフである。 第１空間における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を共鳴器の位置ごとに示すグラフである。 第１空間における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を共鳴器の数ごとに示すグラフである。 第１空間における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を第２空間の太さ（断面積）ごとに示すグラフである。 第２実施形態に係る共鳴音低減体の斜視図である。 第１空間における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を不織布の厚さ（枚数）ごとに示すグラフである。 第３実施形態に係る共鳴音低減体の配置を示す展開図である。 第３実施形態に係る共鳴音低減体の断面図である。 図１３中のＢ－Ｂ線断面図である。 変形例１に係る中空構造体の断面図である。 変形例２に係る中空構造体の断面図である。 変形例３に係る共鳴音低減体の断面図である。 図１７中のＣ－Ｃ線断面図である。

１．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面において各部の寸法及び縮尺は実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に記載する実施形態は、本発明の好適な具体例である。このため、本実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

１－１．中空構造体の構成
図１は、第１実施形態に係る中空構造体１０の側面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図１および図２に示す中空構造体１０は、自動車の車輪構造体である。図１および図２に示すように、中空構造体１０は、ホイール２０とタイヤ３０と複数の共鳴器１とを有する。ここで、ホイール２０およびタイヤ３０は、環状の第１空間Ｓ１が形成される中空体４０を構成する。また、複数の共鳴器１のそれぞれは、第１空間Ｓ１の気柱共鳴を低減する共鳴音低減体である。後に詳述するが、複数の共鳴器１のそれぞれには、第１空間Ｓ１内に向けて開口する１対の開口部Ｏ１およびＯ２を両端とする長尺状の第２空間Ｓ２が形成される。以下、中空構造体１０の各部を順次説明する。

ホイール２０は、自動車等の車両に用いる車両用ホイールである。本実施形態のホイール２０は、例えば、公知の車両用ホイールと同様に構成される。ここで、図２に示すように、ホイール２０は、リム２１とディスク２２とを有する。リム２１は、環状をなすホイールリムである。リム２１の外周面には、ウェル部２１ａおよび１対のビードシート部２１ｂがリム２１の周方向に沿って設けられる。ウェル部２１ａは、リム２１の周方向に延びる凹部である。１対のビードシート部２１ｂは、タイヤ３０を固定する部分である。また、リム２１の幅方向での両端には、１対のリムフランジ部２１ｃが１対のビードシート部２１ｂを挟んで設けられる。１対のリムフランジ部２１ｃは、リム２１の径方向外側に突出する部分である。ディスク２２は、リム２１の内側においてリム２１に固定され、図示しない車両の車軸ハブに取り付けられる部分を有する。図２では、ディスク２２がリム２１と一体である場合が例示される。なお、ディスク２２は、リム２１と別体であってもよい。この場合、リム２１およびディスク２２は、例えば、ボルト等を用いて互いに固定される。

リム２１およびディスク２２のそれぞれの構成材料としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金および鉄等が挙げられる。ディスク２２がリム２１と別体である場合、リム２１およびディスク２２の構成材料は、互いに異なってもよい。なお、図２では、リム２１が１部材で構成される場合が例示されるが、リム２１が複数の部材で構成されてもよい。この場合、当該複数の部材の構成材料は、互いに異なっていてもよい。

タイヤ３０は、ホイール２０に組み付けられ、ホイール２０との間に環状の第１空間Ｓ１を形成する構造体である。本実施形態のタイヤ３０は、例えば、自動車等に用いる公知のタイヤと同様に構成される。ここで、図２に示すように、タイヤ３０は、１対のビード部３１とトレッド部３２と１対のサイドウォール部３３とを有する。１対のビード部３１は、前述の１対のビードシート部２１ｂに嵌め合う部分である。トレッド部３２は、路面と接する部分である。１対のサイドウォール部３３は、１対のビード部３１とトレッド部３２とを接続する部分である。タイヤ３０は、主にゴム材料で構成される。なお、図示しないが、タイヤ３０は、ゴム材料で構成される部分のほか、金属材料または繊維材料等で構成される公知のビード、ベルトおよびカーカス等の部分を有する。

図２に示すように、複数の共鳴器１は、前述の第１空間Ｓ１内に配置される。このため、共鳴器１の第２空間Ｓ２の両端となる１対の開口部Ｏ１およびＯ２が第１空間Ｓ１内に向けて開口する。本実施形態の複数の共鳴器１は、前述のリム２１の外周面上に配置される。ここで、図示しないが、複数の共鳴器１のそれぞれは、接着剤、ネジまたは結束具等を用いてリム２１に対して固定される。

図３は、第１実施形態に係る共鳴音低減体である共鳴器１の配置を平面上に展開して示す図である。図４は、共鳴器１の斜視図である。本実施形態の中空体４０には、図３に示すように、８つの共鳴器１が設置される。ここで、８つの共鳴器１は、２つを１組とし、計４組の共鳴器１で構成される。８つの共鳴器１は、組ごとに、第１空間Ｓ１の周方向ＤＲで互いに異なる位置に配置される。各組の２つの共鳴器１は、互いに逆向きに配置される。本実施形態では、８つの共鳴器１の開口部Ｏ１またはＯ２が第１空間Ｓ１の周方向に約４５°ずつずれて位置する。図３では、第１空間Ｓ１の周方向ＤＲにおける４５°ごとの位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７およびＰ８が図示される。ただし、図３では、説明の便宜上、第１空間Ｓ１の周方向ＤＲでの縮尺が図１とは異なる。なお、共鳴器１の数は、８つに限定されず、１つ以上７つ以下または９つ以上でもよい。

各共鳴器１は、図４に示すように、第２空間Ｓ２が形成される管体である。このため、既存の管体を用いて共鳴器１を容易に製造することができる。ここで、共鳴器１の一端には、開口部Ｏ１が設けられ、共鳴器１の他端には、開口部Ｏ２が設けられる。開口部Ｏ１と開口部Ｏ２とは、第２空間Ｓ２を介して連通する。本実施形態では、第２空間Ｓ２の横断面形状は、四角形である。このため、第２空間Ｓ２の横断面形状を円形とする場合に比べて、第２空間Ｓ２の横断面積を大きくしやすいという利点がある。また、第２空間Ｓ２の幅Ｗおよび高さＨは、それぞれ、第２空間Ｓ２の長手方向にわたって一定である。なお、第２空間Ｓ２は、第２空間Ｓ２の長手方向の位置によって幅Ｗおよび高さＨの異なる部分を有してもよい。また、第２空間Ｓ２の横断面形状は、四角形に限定されず、例えば、円形または四角形以外の多角形等でもよい。

本実施形態の共鳴器１は、一端が他端側に折り返される形状をなす。より具体的には、共鳴器１は、互いに平行に延びる２つの部分１１（第１部分）および部分１２（第２部分）と、これらを接続する部分１３（第３部分）と、を有する。ここで、部分１１および部分１２は、それぞれ、第１空間Ｓ１の周方向ＤＲに沿って湾曲する状態で配置される。部分１１の長さＬ１は、部分１２の長さＬ２よりも長い。また、部分１３は、部分１１または１２の延在方向に対して垂直な方向に延び、部分１１および１２の一端同士を接続する。部分１３の長さＬ３は、部分１２の長さＬ２よりも短い。図３および図４では、部分１１、１２および１３は、一体で構成される。部分１１、１２および１３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、エラストマー材料および金属材料等が挙げられる。なお、部分１１、１２および１３は、互いに別体で構成されてもよい。この場合、これらの構成材料は、互いに異なってもよい。また、図３および図４では、共鳴器１または第２空間Ｓ２が屈曲する２つの部分を有する構成が例示されるが、当該構成に限定されず、例えば、共鳴器１または第２空間Ｓ２が湾曲する１以上の部分を有する形状をなしてもよい。

前述の第１空間Ｓ１における中心線ＬＣ１の長さに対する第２空間Ｓ２における中心線ＬＣ２の長さの比は、０．５またはその近傍の範囲内であり、具体的には、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、好ましくは、０．４８以上０．５２以下の範囲内である。当該比がこの範囲内であることにより、第１空間Ｓ１で生じる気柱共鳴を低減する効果が得られる。以下では、当該効果を「共鳴低減効果」ともいう。

なお、中心線ＬＣ１は、第１空間Ｓ１の任意のすべての横断面における幾何学的な重心の集合により描かれる線である。第１空間Ｓ１の横断面は、第１空間Ｓ１の中心軸となる軸線ＡＯを含む平面に沿う断面である。中心線ＬＣ２は、第２空間Ｓ２の任意のすべての横断面における幾何学的な重心の集合により描かれる線である。第２空間Ｓ２の横断面は、第２空間Ｓ２の長さ方向に直交する断面である。

以上の共鳴器１は、第２空間Ｓ２が１対の開口部Ｏ１およびＯ２を両端とするため、両開管型の共鳴器として機能する。このため、第１空間Ｓ１に生じる基本周波数および高次周波数の気柱共鳴を低減することができる。ここで、当該基本周波数は、第１空間Ｓ１の１次共鳴周波数である。当該高次周波数は、第１空間Ｓ１の１次共鳴周波数の整数倍の周波数である。なお、片開管型の共鳴器は、高次周波数の気柱共鳴も低減可能であるが、その周波数が１次共鳴周波数の奇数倍の周波数に限られる。

１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置は、第１空間Ｓ１の周方向ＤＲで互いにずれた位置に配置される。この配置により、前述の共鳴低減効果が高くなる。図３では、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置が第１空間Ｓ１の周方向ＤＲに互いに９０°ずれる構成が例示される。ここで、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置は、周方向ＤＲで互いにずれた位置であればよく、図３の例示に限定されない。ただし、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置は、好ましくは、当該周方向ＤＲにおける４５°以上１３５°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置であり、より好ましくは、当該周方向ＤＲにおける８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置であり、さらに好ましくは、当該周方向ＤＲにおける８５°以上９５°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置である。１対の開口部Ｏ１およびＯ２の配置をこの範囲内とすることにより、１対の開口部Ｏ１およびＯ２のうちの一方での音圧が高くなるとき他方での音圧が低くなる。このため、１対の開口部Ｏ１およびＯ２を他の配置とする場合に比べて、前述の共鳴低減効果が高くなる。なお、本実施形態のように第１空間Ｓ１が軸線ＡＯを中心軸とする円環状をなす場合、「周方向ＤＲにおける角度」は、開口部Ｏ１の中心と軸線ＡＯとを結ぶ線分と、開口部Ｏ２の中心と軸線ＡＯとを結ぶ線分とのなす角度に等しい。

また、第２空間Ｓ２における中心線ＬＣ２の長さに対する１対の開口部Ｏ１およびＯ２の間の距離Ｌ４の比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内である。距離Ｌ４は、中空体４０に設置しない共鳴器１に外力を加えない自然状態における開口部Ｏ１の中心と開口部Ｏ２の中心との間の距離である。当該比をこの範囲内とすることにより、第２空間Ｓ２における中心線ＬＣ２の長さを前述の範囲内とすると、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置を周方向ＤＲに８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置とすることができる。ここで、開口部Ｏ１およびＯ２は、周方向ＤＲに沿って並べて配置される。なお、第２空間Ｓ２における中心線ＬＣ２の長さは、概略的には、前述の長さＬ１、Ｌ２およびＬ３の合計長さに等しい。また、図３では、共鳴器１の部分１１および１２が周方向ＤＲに対して平行に配置されるが、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置を前述の範囲内の角度で互いにすらすことができれば、共鳴器１の部分１１および１２が周方向ＤＲに対して傾斜してもよい。

１－２．共鳴音低減体の作用
第１空間Ｓ１の共振周波数と第２空間Ｓ２の共振周波数とが所定の関係を有することで、共鳴器１は、動吸振器の制振原理と同様の原理で、第１空間Ｓ１の気柱共鳴を低減する。以下、共鳴器１の作用を説明する。

図５は、動吸振器の制振原理を説明するための図である。図５では、バネｋ_ｍおよび質量ｍ_ｍからなる主振動系に、バネｋ_ａ、減衰器ｃ_ａおよび質量ｍ_ａからなる従振動系が取り付けられ、主振動系が加振力ｆ（ｔ）を受けるモデルが示される。当該モデルにおいて、従振動系は、主振動系の振動を低減する動吸振器として機能する。当該機能は、従振動系の固有角振動数が加振力ｆ（ｔ）の振動数と一致するかまたは近い場合に発揮される。

加振力ｆ（ｔ）の振動数は、中空体４０の第１空間Ｓ１の共鳴周波数に対応する。また、従振動系の固有角振動数は、共鳴器１の第２空間Ｓ２の共鳴周波数に対応する。そして、前述のように第１空間Ｓ１における中心線ＬＣ１の長さに対する第２空間Ｓ２における中心線ＬＣ２の長さの比を約０．５とすることで、第２空間Ｓ２の共鳴振動数が第１空間Ｓ１の共鳴周波数と一致するかまたは近くなる。このため、共鳴低減効果が得られる。ここで、共鳴器１における第２空間Ｓ２の共振周波数は、第２空間Ｓ２における中心線ＬＣ２の長さにより決まる。このため、共鳴器１が遠心力等により変形しても、共鳴器１の共振周波数が変動し難く、前述の共鳴低減効果を維持しやすいという利点がある。

図６および図７は、第１空間Ｓ１おける共鳴音の周波数と周波数応答との関係を共鳴器１の位置ごとに示すグラフである。図６および図７に示す結果は、前述の位置Ｐ１でタイヤ３０に加振力を加え、位置Ｐ１においてタイヤ３０から生じる音圧を測定して得られる。図６では、共鳴器１を用いない場合が破線で示され、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置を位置Ｐ２およびＰ４とする場合が一点鎖線で示され、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置を位置Ｐ２およびＰ８とする場合が実線で示される。図７では、共鳴器１を用いない場合が破線で示され、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置を位置Ｐ４およびＰ６とする場合が一点鎖線で示され、１対の開口部Ｏ１およびＯ２の位置を位置Ｐ２およびＰ８とする場合が実線で示される。図６および図７に示す結果から、加振位置である位置Ｐ１から最も近いか最も遠い位置に共鳴器１を配置する場合、共鳴低減効果が最も高くなることがわかる。また、加振位置と共鳴器１の位置との関係によって、共鳴低減効果が変化することもわかる。なお、周波数応答のピークが低いほど、共鳴低減効果が高いことを示す。

図８は、第１空間における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を共鳴器１の数ごとに示すグラフである。図８に示す結果は、前述の図６および図７に示す結果と同様、位置Ｐ１でタイヤ３０に加振力を加え、位置Ｐ１においてタイヤ３０から生じる音圧を測定して得られる。図８では、共鳴器１を用いない場合が破線で示され、共鳴器１の数が１つである場合が実線で示され、共鳴器１の数が２つである場合が一点鎖線で示され、共鳴器１の数が４つである場合が二点鎖線で示される。ここで、図８中に実線で示す場合、位置Ｐ２およびＰ８に１対の開口部Ｏ１およびＯ２が位置する。図８中に一点鎖線で示す場合、位置Ｐ２およびＰ８と、位置Ｐ４およびＰ６と、にそれぞれ、１対の開口部Ｏ１およびＯ２が位置する。図８中に二点鎖線で示す場合、位置Ｐ２およびＰ８と、位置Ｐ４およびＰ６と、位置Ｐ２およびＰ４と、位置Ｐ６およびＰ８と、にそれぞれ、１対の開口部Ｏ１およびＯ２が位置する。図８に示す結果から、共鳴器１の数が多くなるほど、共鳴低減効果が高くなることがわかる。

図８に示す結果から、前述の中空構造体１０では、共鳴器１の数が複数であるため、共鳴器１の数が１つの場合に比べて、共鳴低減効果を高めることができる。また、複数の共鳴器１が第１空間Ｓ１の周方向ＤＲで異なる位置に配置されるため、中空体４０に対する加振の方向が変化しても、共鳴低減効果の変動を小さくすることができる。特に、共鳴器１の数が４つ以上であるため、中空体４０に対する加振の方向が変化しても、共鳴低減効果の変動を小さくしやすいという利点がある。

図９は、第１空間における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を第２空間Ｓ２の太さ（断面積）ごとに示すグラフである。図９に示す結果は、前述の図６、図７および図８に示す結果と同様、位置Ｐ１でタイヤ３０に加振力を加え、位置Ｐ１においてタイヤ３０から生じる音圧を測定して得られる。図９では、共鳴器１を用いない場合が破線で示され、第２空間Ｓ２の横断面積が４７０ｍｍ^２である場合が実線で示され、第２空間Ｓ２の横断面積が２７ｍｍ^２である場合が一点鎖線で示され、第２空間Ｓ２の横断面積が１７０ｍｍ^２である場合が二点鎖線で示される。ここで、いずれの場合も、位置Ｐ２およびＰ８に１対の開口部Ｏ１およびＯ２が位置する。図９に示す結果から、第２空間Ｓ２の横断面積が大きくなるほど、共鳴低減効果が高くなることがわかる。

図９に示す結果とは別途さらに検討したところ、第２空間Ｓ２の横断面積は、２５ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２以下の範囲内であることが好ましい。当該横断面積がこの範囲内にあると、例えば、本実施形態のように中空構造体１０が自動車のタイヤ３０およびホイール２０による組立体であるかまたはそれと同程度の第１空間Ｓ１を有する構造体である場合、第１空間Ｓ１の気柱共鳴を低減する効果と、第１空間Ｓ１内への共鳴器１の設置のしやすさとの両立を図りやすい。

２．第２実施形態
以下、本発明の第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１０は、第２実施形態に係る共鳴音低減体である共鳴器１Ａの斜視図である。図１０に示すように、共鳴器１Ａは、開口部Ｏ１に配置される通気性の多孔質体１４と、開口部Ｏ２に配置される通気性の多孔質体１５と、を有する以外は、前述の第１実施形態の共鳴器１と同様である。１対の開口部Ｏ１およびＯ２に多孔質体１４および１５を配置することにより、第１空間Ｓ１の気柱共鳴を低減する効果の程度を調整することができる。図１０では、多孔質体１４および１５のそれぞれが不織布である場合が例示される。多孔質体１４および１５が不織布であると、既存の不織布を用いて多孔質体１４および１５を容易に製造することができる。

図１１は、第１空間Ｓ１における共鳴音の周波数と周波数応答との関係を多孔質体１４および１５を構成する不織布の厚さ（枚数）ごとに示すグラフである。図１１に示す結果は、前述の図６および図７等に示す結果と同様、位置Ｐ１でタイヤ３０に加振力を加え、位置Ｐ１においてタイヤ３０から生じる音圧を測定して得られる。図１１では、不織布を用いない場合が実線で示され、不織布の数が１枚である場合が一点鎖線で示され、不織布の数が２枚である場合が二点鎖線で示され、不織布の数が４枚である場合が破線で示される。ここで、いずれの場合も、位置Ｐ２およびＰ８に１対の開口部Ｏ１およびＯ２が位置する。図１１に示す結果から、不織布の厚さを適度な厚さとすることで、共鳴低減効果が高くなることがわかる。言い換えると、多孔質体１４および１５の通気性を適度に設定することで、多孔質体１４および１５を用いない場合に比べて、共鳴低減効果を高めることができる。

なお、多孔質体１４および１５のそれぞれは、通気性を有する多孔質体であればよく、不織布に限定されず、例えば、複数の貫通孔が形成される板状の部分を有する部材でもよい。当該部材によれば、使用に伴って多孔質体１４および１５に汚れ等が付着しても、多孔質体１４および１５の通気性が低下し難いという利点がある。

３．第３実施形態
以下、本発明の第３実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１２は、第３実施形態に係る共鳴音低減体である共鳴器１Ｂの配置を示す展開図である。図１３は、共鳴器１Ｂの断面図である。図１４は、図１３中のＢ－Ｂ線断面図である。図１２に示すように、共鳴器１Ｂの外形は、板状をなす。共鳴器１Ｂの内部には、互いに逆向きに配置される１対の第２空間Ｓ２が形成される。本実施形態では、各第２空間Ｓ２の両端である１対の開口部Ｏ１およびＯ２は、共鳴器１Ｂの一方の面に開口する。図１３および図１４に示すように、共鳴器１Ｂは、下板１６と上板１７と側壁１８と隔壁１９とを有する。下板１６および上板１７は、互いに平行に配置される。上板１７には、開口部Ｏ１およびＯ２が２対設けられる。側壁１８は、下板１６および上板１７の外周同士を全周にわたって連結する。隔壁１９は、下板１６、上板１７および側壁１８で囲まれる空間を仕切って、１対の第２空間Ｓ２を形成する。以上の共鳴器１Ｂによれば、前述の実施形態の共鳴器１または１Ａに比べて、中空体４０への設置が容易であるという利点がある。

４．変形例
本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。

４－１．変形例１
図１５は、変形例１に係る中空構造体１０Ｄの断面図である。図１５に示す中空構造体１０Ｄは、共鳴器１Ｄがホイール２０Ｄと一体である以外は、前述の第１実施形態の中空構造体１０と同様である。すなわち、中空構造体１０Ｄは、ホイール２０Ｄとタイヤ３０と複数の共鳴器１Ｄとを有する。ここで、ホイール２０Ｄおよびタイヤ３０は、環状の第１空間Ｓ１が形成される中空体４０Ｄを構成する。そして、複数の共鳴器１Ｄは、ホイール２０Ｄと一体である。複数の共鳴器１Ｄのそれぞれには、前述の共鳴器１と同様、第２空間Ｓ２が形成される。図１５では、複数の共鳴器１Ｄがホイール２０Ｄのリム２１に配置される構成が例示される。なお、１対の開口部Ｏ１およびＯ２が第１空間Ｓ１内に位置すれば、当該構成に限定されず、例えば、複数の共鳴器１Ｄの一部または全部がディスク２２に配置されてもよい。

４－２．変形例２
図１６は、変形例２に係る中空構造体１０Ｅの断面図である。図１６に示す中空構造体１０Ｅは、共鳴器１Ｅがタイヤ３０Ｅと一体である以外は、前述の第１実施形態の中空構造体１０と同様である。すなわち、中空構造体１０Ｅは、ホイール２０とタイヤ３０Ｅと複数の共鳴器１Ｅとを有する。ここで、ホイール２０およびタイヤ３０Ｅは、環状の第１空間Ｓ１が形成される中空体４０Ｅを構成する。そして、複数の共鳴器１Ｅは、タイヤ３０Ｅと一体である。複数の共鳴器１Ｅのそれぞれには、前述の共鳴器１と同様、第２空間Ｓ２が形成される。図１６では、複数の共鳴器１Ｅがタイヤ３０Ｅのトレッド部３２に配置される構成が例示される。なお、当該構成に限定されず、例えば、複数の共鳴器１Ｅの一部または全部がサイドウォール部３３に配置されてもよい。

４－３．変形例３
図１７は、変形例３に係る共鳴音低減体である共鳴器１Ｆの断面図である。図１８は、図１７中のＣ－Ｃ線断面図である。図１７および図１８に示す共鳴器１Ｆは、開口部Ｏ１の向きおよび開口部Ｏ２の大きさが異なる以外は、前述の第３実施形態の共鳴器１Ｂと同様である。具体的に説明すると、共鳴器１Ｆの外形は、板状をなす。共鳴器１Ｆの内部には、互いに逆向きに配置される１対の第２空間Ｓ２が形成される。本変形例では、各開口部Ｏ１は、共鳴器１Ｆの側面に開口する。また、開口部Ｏ２は、１対の第２空間Ｓ２で共用されており、共鳴器１Ｆの一方の面に開口する。図１７および図１８に示すように、共鳴器１Ｆは、下板１６と上板１７Ｆと側壁１８Ｆと隔壁１９Ｆとを有する。下板１６および上板１７Ｆは、互いに平行に配置される。上板１７Ｆには、１対の第２空間Ｓ２に共用される１つの開口部Ｏ２が設けられる。側壁１８Ｆは、１対の開口部Ｏ１が設けられる以外は、前述の第３実施形態の側壁１８と同様である。隔壁１９Ｆは、１対の第２空間Ｓ２の間を隔てる２つの仕切りがない以外は、前述の第３実施形態の隔壁１９と同様である。以上の共鳴器１Ｆによれば、前述の第３実施形態の共鳴器１Ｂと同様の効果のほか、前述の２つの仕切りが不要であるため、共鳴器１Ｆの製造が容易であるという利点がある。

４－４．その他
前述の実施形態または変形例では、中空体がホイールおよびタイヤからなる構造体である場合が例示されるが、これに限定されず、気柱共鳴を低減すべき環状の空間を有する各種中空体に共鳴音低減体を用いることができる。また、第１空間は、円環状以外の環状であってもよい。

５．付記
以上に例示する形態または変形例から、例えば以下の態様が把握される。

本発明の好適な態様（第１態様）に係る中空構造体は、環状の第１空間が形成される中空体と、前記第１空間内に向けて開口する１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される１以上の共鳴器と、を有し、前記第１空間における中心線の長さに対する前記第２空間における中心線の長さの比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、前記第２空間は、屈曲または湾曲する部分を有する。以上の態様によれば、中空体の第１空間内に位置する１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間を形成する１以上の共鳴器を用いるため、第１空間に生じる基本周波数および高次周波数の気柱共鳴を低減することができる。ここで、第１空間における中心線の長さに対する第２空間における中心線の長さの比が０．４５以上０．５５以下の範囲内であることにより、当該気柱共鳴を低減する効果が得られる。また、共鳴器における第２空間の共振周波数が第２空間における中心線の長さにより決まるため、共鳴器が遠心力等により変形しても、共鳴器の共振周波数が変動し難く、前述の効果を維持しやすいという利点がある。

第１態様の好適例（第２態様）において、前記１以上の共鳴器は、それぞれに前記第２空間が形成される複数の共鳴器である。以上の態様によれば、共鳴器の数が１つの場合に比べて、第１空間の気柱共鳴を低減する効果を高めることができる。

第２態様の好適例（第３態様）において、前記複数の共鳴器は、前記第１空間の周方向で異なる位置に配置される。以上の態様によれば、中空体に対する加振の方向が変化しても、第１空間の気柱共鳴を低減する効果の変動を小さくすることができる。

第２態様または第３態様の好適例（第４態様）において、前記複数の共鳴器の数は、４つ以上である。以上の態様によれば、中空体に対する加振の方向が変化しても、第１空間の気柱共鳴を低減する効果の変動を小さくしやすいという利点がある。

第１態様から第４態様のいずれかの好適例（第５態様）において、前記１対の開口部のそれぞれに配置される通気性の多孔質体を有する。以上の態様によれば、第１空間の気柱共鳴を低減する効果の程度を調整することができる。ここで、多孔質体の通気性を適度に設定することで、多孔質体を用いない場合に比べて、当該効果を高めることができる。

第５態様の好適例（第６態様）において、前記多孔質体は、不織布である。以上の態様によれば、既存の不織布を用いて多孔質体を容易に製造することができる。

第５態様の好適例（第７態様）において、前記多孔質体は、複数の貫通孔が形成される板状の部分を有する部材である。以上の態様によれば、使用に伴って多孔質体に汚れ等が付着しても、多孔質体の通気性が低下し難いという利点がある。

第１態様から第７態様のいずれかの好適例（第８態様）において、前記第２空間の横断面積は、２５ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２以下の範囲内である。以上の態様によれば、例えば、中空構造体が自動車のタイヤおよびホイールによる組立体であるかまたはそれと同程度の第１空間を有する構造体である場合、第１空間の気柱共鳴を低減する効果と、第１空間内への共鳴器の設置のしやすさとの両立を図りやすい。

第１態様から第８態様のいずれかの好適例（第９態様）において、前記第２空間の横断面形状は、四角形である。以上の態様によれば、第２空間の横断面積を大きくしやすいという利点がある。

第１態様から第９態様のいずれかの好適例（第１０態様）において、前記１以上の共鳴器のそれぞれは、管状をなす。以上の態様によれば、既存の管体を用いて共鳴器を容易に製造することができる。

第１態様から第９態様のいずれかの好適例（第１１態様）において、前記１以上の共鳴器のそれぞれの外形は、板状である。以上の態様によれば、共鳴器が中空体と別体である場合、共鳴器を中空体に設置しやすいという利点がある。

第１態様から第１１態様のいずれかの好適例（第１２態様）において、前記１対の開口部の位置は、前記第１空間の周方向における８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置である。以上の態様によれば、１対の開口部を他の配置とする場合に比べて、当該効果が高くなる。

本発明の好適な態様（第１３態様）に係る共鳴音低減体は、環状の第１空間が形成される中空体に設置して用いられ、１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される共鳴音低減体であって、前記第２空間は、屈曲または湾曲する部分を有し、前記第２空間における中心線の長さに対する前記１対の開口部の間の距離の比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内である。以上の態様によれば、第１空間における中心線の長さに対する第２空間における中心線の長さの比を０．４５以上０．５５以下の範囲内とする場合、第１空間の気柱共鳴を低減する効果が得られる。ここで、第２空間における中心線の長さに対する１対の開口部の間の距離の比が０．４５以上０．５５以下の範囲内であるため、第１空間における中心線の長さに対する第２空間における中心線の長さの比を前述の範囲内とすることで、１対の開口部の位置を第１空間の周方向における８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置とすることができる。このため、１対の開口部を他の配置とする場合に比べて、第１空間の気柱共鳴を低減する効果が高くなる。また、共鳴音低減体の共振周波数が第２空間における中心線の長さにより決まるため、共鳴器が遠心力等により変形しても、共鳴器の共振周波数が変動し難く、第１空間の気柱共鳴を低減する効果を維持しやすいという利点がある。

１…共鳴器、１Ａ…共鳴器、１Ｂ…共鳴器、１Ｄ…共鳴器、１Ｅ…共鳴器、１０…中空構造体、１０Ｄ…中空構造体、１０Ｅ…中空構造体、１４…多孔質体、１５…多孔質体、２０…ホイール、２０Ｄ…ホイール、３０…タイヤ、３０Ｅ…タイヤ、３１…ビード部、３２…トレッド部、３３…サイドウォール部、４０…中空体、４０Ｄ…中空体、４０Ｅ…中空体、Ｏ１…開口部、Ｏ２…開口部、Ｓ１…第１空間、Ｓ２…第２空間。

Claims (14)

1. 環状の第１空間が形成される中空体と、
   前記第１空間内に向けて開口する１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される開管型の１以上の共鳴器と、を有し、
   前記第１空間における中心線の長さに対する前記第２空間における中心線の長さの比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、
   前記第２空間は、前記第１空間の周方向に沿って湾曲する状態で配置されるとともに、前記１対の開口部が前記第１空間の周方向で互いにずれた位置になるように折り返し形状とした、
   中空構造体。
2. 環状の第１空間が形成される中空体と、
   前記第１空間内に向けて開口する１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される開管型の１以上の共鳴器と、を有し、
   前記第１空間における中心線の長さに対する前記第２空間における中心線の長さの比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、
   前記第２空間は、
   互いに平行に延びる第１部分および第２部分と、
   前記第１部分および前記第２部分の一端同士を接続する第３部分と、を有し、
   前記第２空間は、前記第１空間の周方向に沿って湾曲する状態で配置されるとともに、前記１対の開口部が前記第１空間の周方向で互いにずれた位置にある、
   中空構造体。
3. 前記１以上の共鳴器は、それぞれに前記第２空間が形成される複数の共鳴器である、
   請求項１または２に記載の中空構造体。
4. 前記複数の共鳴器は、前記第１空間の周方向で異なる位置に配置される、
   請求項３に記載の中空構造体。
5. 前記複数の共鳴器の数は、４つ以上である、
   請求項３または４に記載の中空構造体。
6. 前記１対の開口部のそれぞれに配置される通気性の多孔質体を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の中空構造体。
7. 前記多孔質体は、不織布である、
   請求項６に記載の中空構造体。
8. 前記多孔質体は、複数の貫通孔が形成される板状の部分を有する部材である、
   請求項６に記載の中空構造体。
9. 前記第２空間の横断面積は、２５ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２以下の範囲内である、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の中空構造体。
10. 前記第２空間の横断面形状は、四角形である、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の中空構造体。
11. 前記１以上の共鳴器のそれぞれは、管状をなす、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の中空構造体。
12. 前記１以上の共鳴器のそれぞれの外形は、板状である、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の中空構造体。
13. 前記１対の開口部の位置は、前記第１空間の周方向における８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いにずれた位置である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の中空構造体。
14. 環状の第１空間が形成される中空体に設置して用いられ、１対の開口部を両端とする長尺状の第２空間が形成される開管型の共鳴器を構成する共鳴音低減体であって、
    前記第２空間における中心線の長さに対する前記１対の開口部の間の距離の比は、０．４５以上０．５５以下の範囲内であり、
    前記第２空間は、前記第１空間の周方向に沿って湾曲する状態で配置されるとともに、前記１対の開口部が前記第１空間の周方向で互いにずれた位置になるように折り返し形状とした、
    共鳴音低減体。

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